JP4099978B2 - 便座・便蓋閉止装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、温水洗浄便座に組み込まれる便座・便蓋閉止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、便座・便蓋をモータで駆動された歯車機構で開閉駆動する便座・便蓋開閉装置が知られている。この種の便座・便蓋開閉装置は、便座・便蓋を例えばリモコン等で開閉を指示することにより自由に開閉できる機能を有していた。この便座・便蓋開閉装置においては、モータなどで駆動される駆動系と便座あるいは便蓋とは常時結合されており、使用者がモータなどで駆動されている便座あるいは便蓋を手動で強制的に開閉する場合に、この便座・便蓋開閉装置に過大な力が作用していた。従って、駆動系と便座あるいは便蓋が常時結合されている便座・便蓋開閉装置においては、この種の常用負荷の数倍もの負荷への対応が課題であった。
【０００３】
また、便座・便蓋開閉装置の駆動力としては、便座あるいは便蓋が開位置にある状態から、閉動作をさせる場合には、所要回転モーメントが低い領域で駆動させるため、大きな駆動力は必要としないのに対し、便座あるいは便蓋を閉位置から、開動作させる場合には、所要回転モーメントが最大となる領域で駆動する必要があるため、大きな駆動力が必要であった。
【０００４】
また、便座あるいは便蓋を開閉動作させる場合に、使用者が急いでいる場合などを想定すると、出力軸で２０rpmから３０rpm程度の速度が必要であり、便座・便蓋の開閉装置を駆動するモータは、モータ出力として大きな出力仕様のものが必要とされていた。
【０００５】
一方、この便座・便蓋開閉装置を便座あるいは便蓋を開ける側は手動で行ない、閉める側のみモータなどで駆動する方法が特開平１１−７６１０３号公報に開示されている。便座側、便蓋側各々に常時結合された閉止用のモータと、過大なトルクが発生した場合に減速機構部を保護するトルクリミッタと、閉止時の回転を抑制するダンパーを一体に配置したもので、便座あるいは便蓋を閉める側のみの機能に絞った場合、モータの出力を小さく設定し、また減速機構部も小型に設計できるため製造コストを大幅に低減することを目的としたものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、モータなどで駆動される駆動系と便座あるいは便蓋とは常時結合されており、使用者がモータなどで駆動されている便座あるいは便蓋を手動で強制的に開閉する場合に、この便座・便蓋開閉装置に過大な力が作用していた。従って、駆動系と便座あるいは便蓋が常時結合されている便座・便蓋開閉装置においては、この種の常用負荷の数倍もの負荷への対応が課題であった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記従来の課題を解決するために、便蓋を開位置より所定の角度範囲のみ駆動する出力歯車とカム機構とを設け、カム機構の初期位置では便蓋はこのカム機構とは全く自由に移動できるように設定し、カム機構で便蓋を自重で落下する位置まで駆動した後、カム機構を初期位置まで戻すように制御する手段を設けたものである。
【０００８】
そして初期位置では便蓋はこのカム機構とは全く自由に移動できるように設定したカム機構により、通常はふつうのダンパー付き便蓋として手動で閉めることにより、便蓋はソフトに閉止し、モータで閉止方向に駆動する場合のみ、便蓋とカム機構とは結合されて、便蓋をあるいは便蓋と便座とを確実に閉止させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載の発明は便蓋を回動させる回転軸と、前記回転軸と一体に回転し駆動ピンを有するカムと、前記駆動ピンが挿入される一対の終端部を有する円弧状のカム溝を有する出力歯車とを有し、前記駆動ピンが前記カム溝を回動する回転角度範囲が前記便蓋の動作角度範囲よりも大となるよう設定するとともに、前記出力歯車を略扇形に形成して略扇形の半径部と当接する停止部を設け、前記出力歯車を前記便蓋の開方向に回転させて前記停止部で停止する位置を前記出力歯車の初期位置と設定し、前記便蓋が全開位置で前記出力歯車が初期位置にある時に、前記駆動ピンが前記カム溝のほぼ終端部に位置するよう構成して、前記出力歯車が初期位置から前記便蓋の閉方向に回転すると前記カム溝の終端部と前記駆動ピンとが当接して前記出力歯車と前記回転軸とが一体に回転するよう構成し、さらに前期出力歯車を初期位置に停止させた後、前記便座を閉める側に前期出力歯車を所定の位置まで回転させる制御手段を有するものである。
【００１０】
このような構成により、出力歯車を初期位置に停止させて待機し、便蓋を自動的に閉止する際に便蓋を閉める側に出力歯車を所定の位置まで回転させる設定としているため、使用者が便蓋を手動で開閉する場合には、自由に便蓋を開閉でき、便蓋を便蓋閉止機構で閉止させる場合のみ、便蓋が便蓋閉止機構と結合し便蓋を強制的に閉止することが出来る。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、便蓋の角度を検出する角度検出手段を有し、前記停止部で停止する位置における便蓋の角度を角度検出手段で検出し、前記便蓋が自重で落下する設定角度まで回転させる制御手段を有するもので、便蓋の動作角度を常に検出することで、便蓋の動作を検出しながら制御できるため、便蓋の閉動作を細かく制御し、確実に閉止させることが可能である。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、出力歯車を駆動するモータをＰＷＭ制御でデューティ−制御するとともに、前記出力歯車を初期位置にリセットする際に、オンデューティーを１０％から５０％程度に設定したもので、出力歯車を初期位置にリセットする際、モータを逆回転させて、強制的に初期位置まで戻し、この位置でしばらく通電することにより、初期位置設定を行う場合でも、フル通電状態でモータを停止した際に生じるような過大な停動電流を防止でき、機構部分および制御回路に過負荷が作用することがなく、機構部分および制御回路の信頼性を高めることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、出力歯車を便蓋が開く側に回転させて、前記出力歯車の初期位置にリセットし、その後前記便蓋を閉める側に前記出力歯車を前記便蓋が自重で落下する位置まで回転させ、その後直ちに前記出力歯車を初期位置にリセットする制御手段を有するもので、出力歯車と便蓋とが直結されている時間が最短となり、使用者が便蓋を途中で上げる動作をした場合に、スムーズに開位置まで戻すことが可能となる。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、出力歯車を便蓋を閉める側に回転させ前記便蓋が自重で落下する所定の位置まで達すると、前記出力歯車を停止させて、前記便蓋が自重で落下する所定の位置以後の動作を、前記便蓋を回動させる回転軸と結合した角度検出手段の出力で検出し、もし前記便蓋が前記便蓋が自重で落下する所定の位置以後で動作を停止していた場合、前記出力歯車を前記便蓋の閉止方向に所定の角度さらに回転させる制御手段を有するもので、便器の設置状態、あるいは便蓋に付けたカバーにより便蓋の重心が変化して便蓋の自重で落下する位置が変わったりした場合などの動作条件のばらつきに対して、便蓋自体が自重で落下しているかどうかを角度検出手段の出力で検出して、自重で落下していない場合は、便蓋の閉止方向に所定の角度さらに回転させるため、確実に閉止させることができる。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、便蓋を閉める側に前記出力歯車を前記便蓋が自重で落下する位置まで回転させて前記出力歯車を停止させた後、角度検出手段の出力が変化しない場合、前記便蓋が装着されていないと判断して便蓋閉止の運転を停止する制御手段を有するもので、便蓋閉止機構に対して不要な動作を防止することができる。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、使用者が便座に着座しているか否かを判定する着座検出手段を有し、便蓋が閉位置の状態を初期状態とし、前記便蓋が閉位置から開位置に変化したことを検出した時点からＴ１時間後に前記便蓋を閉止させると共に、前記Ｔ１時間以内に着座検出信号が入った場合は、着座検出信号が解除されてからＴ２時間以内に、前記便蓋を閉止する制御手段を有するもので、使用者が便座４に座って用を足したか、立ったままで用を足したかを便蓋と便座の動作を見ながら判定し、便蓋を閉止するまでの時間Ｔ１、Ｔ２を各々適切な時間設定とすることができ、使用者が不便を感ずることなく使用することかできる。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、便蓋を閉止する際の便蓋閉止機構を駆動するモータの電流値あるいは、便蓋の回動を検出する角度検出手段の角度信号を微分して得られる速度信号から便蓋のみを閉止したのか、あるいは便座もともに閉止したのかを判定し、使用者の使用パターンを学習して前記便蓋を閉止するまでの時間を決定する制御手段を有するもので、便蓋と共に便座も閉止する場合、モータにかかる負荷も大きく、回転速度も低くなるため、この特性を検知して、男性が小用で使ったのか、あるいは、便座に座って用を足したのかを判断し、便蓋を閉止するまでの時間設定を行うことで使用者が不便を感ずることなく使用することができる。
【００１８】
請求項９に記載の発明は、角度検出手段の角度信号を微分することにより速度信号を演算する手段を設け、便蓋閉止機構で前記便蓋を閉止させた時に、前記便蓋を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合、前記便蓋閉止機構の出力歯車を逆回転させて初期位置に戻す制御手段を有するもので、便蓋を閉方向に駆動している間に使用者が便蓋を逆方向に動かしても便蓋の動きの速度を検出することで、便蓋の速度が減速され、さらに反転することを検出し、すばやくモータの動きも便蓋の開方向に逆転させるもので、便蓋閉止機構への過負荷を抑えることができる。
【００１９】
請求項１０に記載の発明は、角度検出手段の角度信号を微分することにより速度信号を演算する手段を設け、便蓋閉止機構で前記便蓋を閉止させた時に、前記便蓋を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合、前記便蓋を閉止するまでの時間を変更するもので、閉止するまでの設定時間を変更することにより、使用者の利便性を改善するものである。
【００２０】
請求項１１に記載の発明は、便蓋を閉止するまでの時間の初期設定時間を最小値に設定し、使用者か便蓋を止めるような動作に対応する逆向きの速度をした検出した場合、設定時間が短いことが想定されるため、設定時間を長く 変更し設定することで使用する人の利便性を改善するものである。
【００２１】
請求項１２に記載の発明は、便蓋を閉止する際に、前記便蓋の閉止を前記便蓋が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後、閉止させる制御手段を設けたもので、便蓋を閉止させる時に、便蓋の動作を中立点の手前で一度停止させ、使用者に便蓋が降りてくることを知らせてから便蓋閉の動作に移るようにするもので、便蓋が閉じることがあらかじめ使用者にわかるため、便蓋が閉止することを止める動作、例えば便蓋閉止の停止ボタンを押すなどの対応をとることができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明は便蓋を閉止する際の便蓋閉止機構を駆動するモータの電流値あるいは、便蓋の回動を検出する角度検出手段の角度信号を微分して得られる速度信号から便蓋のみを閉止しているのか、あるいは便座もともに閉止しているのかを判定し、前記便座と前記便蓋を同時に閉止する場合、前記便蓋の閉止を前記便座および便蓋が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後、閉止させる制御手段を設けたもので、便蓋と共に便座も閉止しているかどうかを判定して便座も共にモータ電流あるいは速度信号から判定し、便座と共に閉止している場合には便蓋の閉止を前記便座および便蓋が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後閉止させるもので、便蓋・便座が閉止することが使用者にあらかじめ知らされるため、使用者は例えば便蓋閉止の停止ボタンを押すなどの対応をとることができる。
【００２３】
請求項１４に記載の発明は、便蓋を閉止する際に、使用者に前記便蓋が閉止動作をすることを認識させるため、前記便蓋を中立位置である９０°前後まで閉止動作をさせ、その後開位置まで戻すという動作を少なくとも１回動作させる制御手段を有するもので、使用者により明確に便蓋が閉止することを知らせることができる。
【００２４】
請求項１５に記載の発明は、便蓋を閉止する際に、使用者に前記便蓋が閉止動作をすることを認識させるため、前記便蓋を中立位置である９０°前後まで閉止動作をさせ、その位置で停止させ、音や表示等により報知を行った後に、前記便蓋の閉止動作をさせる制御手段を有するもので、便蓋が閉止することを確実に使用者に知らせることができる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の実施例について図１〜図１５を参照しながら説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１は本発明の第１の実施例の便座・便蓋閉止装置を搭載した温水洗浄装置で、便座・便蓋が開位置での正面図、図２は同温水洗浄装置の便座・便蓋が閉位置での上面図である。また図３は同便座・便蓋閉止装置の便蓋閉止機構の歯車列展開図、図４は同便蓋閉止機構の側面展開図、図５〜図７は同便蓋閉止装置の動作説明図である。
【００２７】
図において、便座・便蓋閉止装置１は、便蓋２をソフト閉止する機能を有する便蓋ダンパー３と、便座４をソフトに閉止する機能を有する便座ダンパー５を有し、便蓋２は便蓋ダンパー３のダンパー軸６と、便蓋２に設けた便蓋軸７が挿入される便蓋閉機構８とで回転支持されている。便座４は便座ダンパー５のダンパー軸９と、便座４に設けた便座軸１０とで回転支持されている。
【００２８】
便蓋閉止機構８は、駆動源であるモータ１１（本実施例では直流モータとする）と、前記モータ１１の出力軸１２に圧入されたウオーム歯車１３と、ウオーム歯車１３と噛み合うウオームホイール歯車１４および、トルクリミッター１５を介してウオームホイール歯車１４と同軸に連結される小歯車１６と、小歯車１６と噛み合う中歯車１７および、中歯車１７と同軸かつ一体に構成されたドライブ歯車１８と、ドライブ歯車１８と噛み合う出力歯車１９とからなる歯車列２８を有している。
【００２９】
出力歯車１９は半径部１９ａ、１９ｂを有する略扇形の形状で、これらの歯車列２８を内臓するケース２０により、回転角度が規制されている。出力歯車１９には内周に円弧状のカム溝２１を形成し、カム溝２１には一対の終端部２１ａ、２１ｂが設けてある。出力歯車１９には、駆動ピン２２を有するカム２３が同軸に挿入され、駆動ピン２２が円弧状のカム溝２１を摺動自在に動くよう構成されている。カム２３には便蓋２を回動させる回転軸２４が一体に構成され、回転軸２４の凹み部２４ａに便蓋２に固定した便蓋軸７が挿入される。
【００３０】
駆動ピン２２がカム溝２１を回転移動する角度範囲は、便蓋２が開閉動作する角度範囲（通常０°から１１０°程度）よりもやや大きく設定している。出力歯車１９を便蓋２の開方向に駆動し、出力歯車１９の半径部１９ａがケース２０の停止部２５に当接して停止する角度を初期位置と設定し、この初期位置でカム溝２１の終端部２１ａと、駆動ピン２２とがほぼ当接するか、やや余裕のあるように設定されている。出力歯車１９が初期位置にあるとき、駆動ピン２２はカム溝２１に沿ってカム溝２１から拘束を受けることなく移動するため、便蓋２は閉位置から開位置まで、通常の便蓋ダンパー３による緩衝作用のみが働くことになる。
【００３１】
また、出力歯車１９が回動する角度範囲は、便蓋２を開方向に駆動し停止する角度（初期位置で便蓋の開角度で１１０°前後）から、便蓋２が自重で落下可能な角度（８０°程度）まで、およそ３０°程度は最小限可動に構成する必要がある。
【００３２】
また、便蓋閉止機構８を駆動するモータ１１と着座センサー２９とは制御手段３０に接続されている。
【００３３】
以上のように構成された便座・便蓋閉止装置１について、以下その動作、作用について説明する。便座・便蓋閉止装置１は、まず制御手段３０で出力歯車１９をモータ１１で便蓋２を開方向に駆動しケース２０の停止部２５に当接して停止する角度まで回動させ、出力歯車１９を初期位置にリセットさせる。この制御手段３０による出力歯車１９の初期位置へのリセットは、例えば便座・便蓋閉止装置１を搭載した温水洗浄装置の電源を投入した時に行っても良い。この出力歯車１９が初期位置に設定された状態では、便蓋２の動きと直結された駆動ピンの可動範囲は、便蓋２の可動範囲よりもやや大きく設定されているため、便蓋２は便蓋閉止機構８に干渉されることなく、通常のダンパー付きの便蓋２として使用することができる。使用者が閉止された便蓋２を持ち上げて、開位置まで移動させた場合、カム溝２１の終端部２１ａと、駆動ピン２２とは、図５（ａ）に示されるように、ほぼ当接する位置に到達する。この便蓋２が開位置にある状態で、便蓋２が閉止する方向にモータ１１で出力歯車１９を駆動すると、図５（ｂ）に示すように、駆動ピン２２とカム溝２１の終端部２１ａに当接し、便蓋２は閉止方向に回動を始める。次に、図６（ａ）に示すように、便蓋２をさらに閉止方向に回動させ、便蓋２が自重で落下する角度まで達すると、出力歯車１９を停止させる。この出力歯車１９の回転角度の設定は、制御手段３０によりモータ１１の駆動時間をタイマーで設定してモータ１１を停止するタイミングを決めても良い。便蓋２は自重で閉方向への回動を続け図７に示すように、便蓋２の閉止位置に至り停止する。なお、図６（ｂ）に示すように、便蓋２が自重で閉方向に落ちている間に、出力歯車１９は便蓋２の開方向に回動させ出力歯車１９の初期位置に復帰させる。
【００３４】
以上のように、本実施例において、駆動ピン２２がカム溝２１を回転移動する角度範囲を、便蓋２が開閉動作する角度範囲よりもやや大きく設定するとともに、出力歯車１９が回動する角度範囲は、便蓋２が自重で落下可能な角度まで、十分に可動できるように設定しているため、便蓋を確実に閉止させることができるともに、便蓋閉止機構８が動作時に便蓋２を手動で動作させても、通常の動作で便蓋閉止機構８に過負荷が生ずることはなく、また、便蓋を回動させる最も負荷の小さな角度範囲で便蓋閉止機構８を動作させるため、駆動負荷は小さく便蓋閉止機構８をコンパクトに構成できる。
【００３５】
（実施例２）
図１および図８を用いて、本発明の第２の実施例について説明する。第２の実施例は本発明の第１の実施例の便蓋２を回動させる回転軸２４に角度検出手段３１を接続し、制御手段３０に接続することにより、便蓋２の回転角度が検出できるようにしたものである。
【００３６】
角度検出手段３１はポテンショメータを組み込んで、電圧を印加し電圧変化を読む構成のものでも良い。角度検出手段３１は便蓋２を回動させる回転軸２４と直接接続されているため、便蓋２の動きを正確に検出することができる。
【００３７】
つぎに動作について説明すると、モータ１１に制御手段３０で電圧を印加し、出力歯車１９を便蓋２の回転角度を検出しながら、便蓋２の閉方向に回転させ、便蓋２が自重で落下する位置（８０°前後）まで回転便蓋２を回動させた後停止する。その後は便蓋２が自重で落下して閉止することになる。なお、便蓋２が自重で落下する位置で正確に駆動を停止するため、この自重で落下する位置の手前で、モータ１１への電圧の印加を停止し、あとはモータ１１の慣性で回動させても同様の動作が可能である。
【００３８】
（実施例３）
本発明の第３の実施例を図４および図９を用いて説明する。第３の実施例は本発明の第２の実施例の制御部３０にＰＷＭ制御によるモータ駆動回路を加えたもので、出力歯車１９を駆動するモータ１１をＰＷＭ制御でデューティ−制御するとともに、出力歯車を初期位置にリセットする際に、ＰＷＭのオンデューティーを１０％から５０％程度に設定したものである。便蓋閉止機構８は出力歯車１９を便蓋２が開位置に戻る方向に回転させる時には、出力歯車１９への負荷は駆動ピン２２とカム溝の摩擦抵抗程度で基本的に自由に動く設計となっているため、モータ１１の出力トルクが十分に低い設定でも回転できる。また、出力歯車１９が回転して停止部２５に当接し、出力歯車１９が停止した時はモータ１１の停動トルクが作用する。モータ１１への印加電圧が高い場合（ＰＷＭのオンデューティが高い場合）出力歯車１９には大きなトルクが作用し、破壊する場合も想定される。本実施例は、出力歯車１９を初期位置にリセットする時はモータ１１のオンデューティを下げているため、出力歯車１９が回転して停止部２５に当接し出力歯車１９が停止した時の停動トルクが抑えられて、便蓋閉止機構８の信頼性を高めることができる。
【００３９】
（実施例４）
本発明の第４の実施例を図４〜図６を用いて説明する。出力歯車１９を便蓋２が開く側に回転させて、出力歯車１９の初期位置にリセットしその後便蓋２を閉める側に出力歯車１９を便蓋２が自重で落下する位置まで回転させ、その後直ちに出力歯車１９を初期位置にリセットする制御手段を有するものである。
【００４０】
出力歯車１９が便蓋２の閉止方向に回転し、便蓋２を回動させる回転軸２４に設けた駆動ピン２２が、出力歯車１９のカム溝２１の終端部２１ａにより押されて駆動された状態では、使用者が便蓋２を逆方向に（便蓋２を開ける方向に）回転させるとき、便蓋２を開ける方向に強制的に作用する大きな力が、直接出力歯車１９から、モータ１１へと伝達されていくことになり、便蓋閉止機構８には過大な力が作用することになるが、出力歯車１９が便蓋２を自然落下する位置まで到達した時点で、直ちにモータ１１を逆回転させて、出力歯車を初期位置にリセットすることにより、便蓋閉止機構８にかかる過負荷を最小限に抑えることができる。また、出力歯車１９が逆回転し、初期位置にリセット中に使用者が便蓋２を開位置に戻す動作をしても、モータ１１は便蓋２の開方向に回転しているため、特にモータ１１を停動トルクの大きな直流モータを用いた場合でも、便蓋閉止機構８への過負荷は最低限に抑えることができる。
【００４１】
（実施例５）
本発明の第５の実施例を図１０に示すフローチャートを用いて説明する。まず処理Ｓ１０１で出力歯車１９を便蓋２を閉める側に回転させ、処理Ｓ１０２で便蓋２が自重で落下する所定の位置まで達したかどうかを判定し、所定の位置に達していなければ処理Ｓ１０３で便蓋閉止方向への駆動を継続し、所定の位置に達していれば、処理Ｓ１０４で便蓋閉止の為の駆動を停止させ、以後処理Ｓ１０５で便蓋２が自重で落下する所定の位置以後の動作を角度検出手段３１の出力により検出し、便蓋２が自重で落下する所定の位置以後で動作を停止していた場合、処理Ｓ１０６により出力歯車１９を便蓋２の閉止方向に所定の角度さらに回転させる制御手段を有するものである。
【００４２】
便蓋２が自重で落下する角度は、同一の便座・便蓋閉止装置１であっても一定ではなく、便座・便蓋閉止装置１の設置状態、あるいは便蓋２にカバーを取り付けるなどにより変わってしまう。便座・便蓋閉止装置１の信頼性を考えると、便蓋２の駆動角度は可能な限り小さな方が良いが、場合によっては自重で落下せず、途中で止まったままの状態もありうる。本実施例は便蓋２の動作を角度検出手段３１で検出し自重で便蓋２が落下しない場合、便蓋２がさらに閉止方向に回転するように、出力歯車１９を便蓋２の閉止方向に所定の角度さらに回転させることにより確実な便蓋閉止を行うことができる。
【００４３】
なお、便蓋２の駆動角度は可能な限り小さく設定できるように、便蓋２の駆動角度を設定できるため便座・便蓋閉止装置１の信頼性を高めることができる。
【００４４】
（実施例６）
本発明の第６の実施例を図１１に示すフローチャートを用いて説明する。まず、処理Ｓ２０１で出力歯車１９を便蓋２を閉める側に回転させ、処理Ｓ２０２で便蓋２が自重で落下する所定の位置まで達するかどうかを判定し、所定の位置に達していなければ処理Ｓ２０３で便蓋閉止方向への駆動を継続し、所定の位置に達していれば、処理Ｓ２０４で便蓋閉止の為の駆動を停止させ、その後、処理Ｓ２０５により角度検出手段３１（本実施例ではポテンショメータを用いている）の出力が変化しない場合、便蓋２が装着されていないと判断して、処理Ｓ２０６により便蓋閉止の駆動を停止する制御手段を有するものである。
【００４５】
便座・便蓋閉止装置１において便蓋２は必ず装着されるとは限らず、便蓋２が外され設置される時がある。これは便蓋２がトイレの隅付きのロータンクにあたって自立しない場所に設置される場合などであり、この場合、便蓋２が設置されていないにも関わらす、便蓋２を閉めにいくことになる。本実施例は、出力歯車１９を便蓋２が自重で落下する位置まで回転させて出力歯車１９を停止させた後、角度検出手段３１の出力が変化しない場合、便蓋２が装着されていないと判断して便蓋閉止の運転を停止させるため、便蓋閉止機構８の不要な動作を防止することができる。
【００４６】
（実施例７）
本発明の第７の実施例を図１及び図１２を用いて説明する。本実施例は使用者が便座４に着座しているか否かを判定する着座検出手段２９と、便蓋２が閉位置にあるか開位置にあるかを検出して便蓋２を閉止するタイミングを決めるものである。図１２で便蓋２が開位置となりその後Ｔ１時間待って、着座検出信号がＯＦＦで閉位置の状態の場合、Ｔ１時間で便蓋２を閉じる動作を行う。便蓋２のみ開位置であり、着座検出信号が出ない場合は男性が小便で使用したと想定されるため、男性が小用で必要な時間に所定の空き時間を加えたものがＴ１となる。また、便蓋２が開位置となった後に着座検出信号がＯＮとなり、さらに着座検出信号がＯＮからＯＦＦに変化した時は、この着座検出信号がＯＦＦになった時点からＴ２時間後に便蓋２を閉じる動作を行う。便蓋２が開位置で着座検出信号がＯＮからＯＦＦに変化したときは、使用者が着座して用を足したと想定され、便蓋２の閉止のタイマーの起点は着座検出信号がＯＮからＯＦＦに変化した時となり、着衣等の身繕いに要する時間に、所定の空き時間を加えたものがＴ２となる。
【００４７】
これにより、使用者が便座４に座って用を足したか、立ったままで用を足したかを便蓋動作と着座検出信号により判定し、時間Ｔ１、Ｔ２を各々適切な時間設定として便蓋を閉止させるため、使用者が不便を感ずることなく使用することかできる。
【００４８】
（実施例８）
本発明の第８の実施例を図１３を用いて説明する。本実施例は便蓋２を閉止する際の、便蓋閉止機構８を駆動するモータ１１の電流値あるいは、便蓋２の回動を検出する角度検出手段３１の角度信号を微分して得られる速度信号から便蓋２を駆動するときの負荷の変化状態を検出して便蓋２のみを閉止したのか、あるいは便座４もともに閉止したのかを判定するものである。また便座４は９０°前後で自立させるために自立機構を設けているものが多くこの自立角度前後で自立トルクを発生させている。従って、図１３に示すように、便蓋閉止機構８で便座４も共に閉止させる時は、この自立点を越えるときに大きな負荷が発生し、駆動速度が一時的に低下する他、モータ１１の駆動電流も大幅に増加する。
【００４９】
従って、便蓋２の回動を検出する角度検出手段３１の角度信号を微分して得られる駆動速度が、便蓋２のみ駆動した場合の駆動速度と比較して明らかな速度低下認められた場合あるいは、モータ１１の駆動電流を検出し、便蓋２のみ駆動している場合と比較して電流値が高く差があると認められた場合には、便座４も共に閉止動作をしていると判定することができる。
【００５０】
これにより、便蓋２を閉止する時の負荷を駆動速度あるいは電流値から評価し、便座４を便蓋と共に閉止させたかどうか直接判定して、使用者の使用パターンを学習し、便蓋２を閉止するタイマー設定をすることが可能である。
【００５１】
（実施例９）
本発明の第９の実施例を図１４を用いて説明する。本実施例は便蓋２の回動を検出する角度検出手段３１の角度信号を微分することにより速度信号を演算する制御手段３０を有し、便蓋２の速度を検出しながら便蓋閉止機構８で便蓋２を閉止動作させた時に、便蓋２を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合、便蓋閉止機構８の出力歯車２１を逆回転させて初期位置に戻す制御手段３０を有するものである。
【００５２】
便蓋２が便蓋閉止機構８により駆動されて閉止方向に移動しているときに、使用者が便蓋２を開ける方向に強制的に持ち上げようとした時、便蓋閉止機構８には回転方向と逆向きの力が作用し、図１４に示すように、速度が反転することになる。本実施例は、便蓋２の回転速度を検出して便蓋２が駆動方向と逆向きに回転したことを検出した場合に、モータ１１の回転方向も逆転させて出力歯車１９を初期位置で停止させる同制御を行なうものである。便蓋２の回転速度を検出して、使用者が便蓋に強制力を作用させたことを瞬時に判断して、モータ１１の回転方向を逆転させることにより、便蓋閉止機構８に作用する強制力を最小限にとどめることができる。
【００５３】
特に、モータ１１が直流モータである場合には、停動トルクが作用して非常に大きな力が便蓋閉止機構８に作用するため本実施例は有効である。
【００５４】
（実施例１０）
本発明の第１０の実施例を図１２を用いて説明する。本実施例は、使用者が便座４に着座しているか否かを判定する着座検出手段２９を有し、便蓋２が閉位置の状態（ＯＦＦとする）を初期状態とし、便蓋２が閉位置から開位置（ＯＮとする）に変化したことを検出した時点からＴ１時間後に便蓋２を閉止させると共に、Ｔ１時間以内に着座検出信号が入った場合（ＯＮとする）は、着座検出信号が解除（ＯＦＦとする）されてからＴ２時間以内に、便蓋２を閉止させると共に、便蓋２の回動を検出する角度検出手段３１の角度信号を微分することにより速度信号を演算する手段を設けたものである。そして、便蓋閉止機構８で便蓋２を閉止させた時に、便蓋８を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合、便蓋８を閉止するまでの時間Ｔ１、Ｔ２を変更するものである。
【００５５】
使用者が便座２に座って用を足したか、便座２を立てて用を足したかを便蓋２と便座４の動作を見て判定し、各々適切な時間設定で便蓋を閉止させるため、使用者が不便を感ずることなく使用することかできる制御手段３０を有するものである。
【００５６】
即ち、便蓋２が便蓋閉止機構８により閉止動作を行なっているときに、使用者が強制的に便蓋２を停止させる、あるいは、開ける動作する場合は便蓋２を閉止するまでの時間設定が適当ではないということであり、この場合は閉止するのが早すぎたということから設定Ｔ１、Ｔ２を長くする方向へ変更することになる。また、時間Ｔ１もしくはＴ２の経過前に、使用者が手動で閉じたことを検出した場合は、逆にこの時間設定を短くするほうに変更することも可能である。なお、この設定時間を使用者が任意に設定できるようにしても良い。
【００５７】
（実施例１１）
本発明の第１１の実施例を図１２を用いて説明する。本実施例は便蓋２を閉止するまでの時間は、初期設定を最小値とし、便蓋２を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合にタイマーの初期設定から設定時間を延ばす方向で変更する制御手段３０を有するものである。便蓋２が閉位置の状態を初期状態とし、便蓋２が閉位置から開位置に変化したことを検出した時点からＴ１時間後に便蓋２を閉止させると共に、Ｔ１時間以内に着座検出信号が入った場合は、着座検出信号が解除されてからＴ２時間以内に、便蓋２を閉止させるが、タイマー設定時間Ｔ１、Ｔ２を共に初期を最小の値に設定し、便蓋２の閉動作時に便蓋２が使用者により強制的に開動作をした判定された場合に、便座４の着座検出信号がＯＮの状態で使用者による便蓋２の強制開の動作が生じた場合には、Ｔ２の時間設定を延ばし、着座検出信号がＯＦＦの状態で便蓋２の強制閉が生じた場合にはＴ１の時間設定を延ばすものである。
【００５８】
従って、使用パターンを学習することにより、便蓋２の閉止動作のタイマー設定を最適化することができる。
【００５９】
（実施例１２）
本発明の第１２の実施例を図１４を用いて説明する。本実施例は便蓋２を閉止する際に、便蓋２の閉止を便蓋２が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後、閉止させる制御手段３１を有するものである。
【００６０】
便蓋２が閉止する動作を途中で一時停止し、使用者に事前に便蓋２が閉止することを知らせるもので、使用者にとって便蓋２が閉止動作に移ったことがわかり、時間的な余裕がとれるため、閉止動作の中止操作などの対応をとることができる。
【００６１】
（実施例１３）
本発明の第１３の実施例を図１４を用いて説明する。本実施例は便蓋２を閉止する際の、便蓋閉止機構８を駆動するモータ１１の電流値あるいは、便蓋２の回動を検出する角度検出手段２９の角度信号を微分して得られる速度信号から便蓋２のみを閉止しているのか、あるいは便座４もともに閉止しているのかを判定し、便座４と便蓋２を同時に閉止する場合、便蓋２の閉止を便座４および便蓋２が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後、閉止させる制御手段を有するものである。
【００６２】
通常、便蓋２のみ閉止する場合の時間設定は、着座が解除されてからの時間で、使用者による大きな差はなく、着座が解除された状態、即ち着座していない状態では、便蓋２が降りてきても使用者に大きな影響はない。ところが便座４と便蓋２を同時に閉止させるときは、男性の使用者にとっては、都合の悪い場合であることがあり、事前の十分な予告が必要である。本実施例では、便座４と便蓋２とが同時に閉まる場合に、使用者に十分な予告を行うことができる。
【００６３】
（実施例１４）
本発明の第１４の実施例を図１４を用いて説明する。本実施例は便蓋２を閉止する際に、使用者に便蓋２が閉止動作をすることを認識させるため、便蓋２を中立位置である９０°前後まで閉止動作をさせ、その後開位置まで戻すという動作を少なくとも１回動作させる制御手段３１を有するものである。
【００６４】
従って、便蓋２の閉動作の予告を数回繰り返すことで、使用者は十分な対応をとることができる。
【００６５】
（実施例１５）
本発明の第１５の実施例を図１５を用いて説明する。本実施例は便蓋２を閉止する際に、使用者に便蓋２が閉止動作をすることを認識させるため、便蓋２を中立位置である９０°前後まで閉止動作をさせ、その位置で停止させ、ブザー３２で警告音を発してから、便蓋２の閉止動作をさせる制御手段３０を有するものである。
【００６６】
便蓋２の閉動作の予告を警告音とともに行うことで、使用者は十分な対応をとることができる。なお、ブザーの他に、視認可能な位置に設けたＬＥＤ等の表示により報知しても良い。
【００６７】
【発明の効果】
以上のように、請求項１〜１５に記載の発明によれば、便蓋に強制力が作用した時に、便蓋駆動機構の機構と制御方法により、便蓋駆動機構に過負荷が作用することを防止するとともに、便蓋を予め設定された時間で閉止させてもスムーズに閉止できる制御方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施例の便座・便蓋閉止装置を示す正面図
【図２】 本発明の第１の実施例の便座・便蓋閉止装置を示す上面図
【図３】 本発明の第１の実施例の便座・便蓋閉止装置の便蓋閉止機構の歯車展開図
【図４】 本発明の第１の実施例の便蓋閉止機構の側面展開図
【図５】 本発明の実施例の便蓋閉止機構の動作の説明図
【図６】 本発明の実施例の便蓋閉止機構の動作の説明図
【図７】 本発明の実施例の便蓋閉止機構の動作の説明図
【図８】 本発明の第２の実施例の便座・便蓋閉止装置の便蓋閉止機構の歯車展開図
【図９】 本発明の第３の実施例の便座・便蓋閉止装置の便蓋閉止機構の歯車展開図
【図１０】 本発明の第５の実施例の制御シーケンスのフローチャート
【図１１】 本発明の第６の実施例の制御シーケンスのフローチャート
【図１２】 本発明の第７の実施例のタイミング図
【図１３】 本発明の第８の実施例の便蓋の速度を示す説明図
【図１４】 本発明の第９の実施例の便蓋速度と印加電圧の関係を示す説明図
【図１５】 本発明の第１５の実施例の便座・便蓋閉止装置を示す正面図
【符号の説明】
２ 便蓋
８ 便蓋閉止機構
１１ モータ
１９ 出力歯車
１９ａ 半径部
２０ ケース
２１ カム溝
２１ａ 終端部
２２ 駆動ピン
２３ カム
２４ 回転軸
２５ 停止部
２８ 歯車列
２９ 着座検知手段
３０ 制御手段
３１ 角度検出手段
３２ ブザー（報知手段）

Claims (15)

1. 便蓋を回動させる回転軸と、前記回転軸と一体に構成され駆動ピンを有するカムと、前記駆動ピンを駆動する円弧状のカム溝を有する扇型の出力歯車と、前記扇型の出力歯車の半径部と当接する停止部と、前記出力歯車を駆動する歯車列およびモータとを有し、前記出力歯車を前記便蓋の開方向に回転させて前記停止部で停止する位置を前記出力歯車の初期位置と設定し、また前記駆動ピンが前記カム溝を回動する回転角度範囲は前記便蓋が回動する動作角度範囲よりも大と設定し、前記便蓋が全開位置でかつ前記出力歯車が初期位置にある時に前記駆動ピンは前記カム溝のほぼ終端部に有り、前記出力歯車が初期位置から前記便蓋の閉方向に回転すると前記カム溝の終端部と前記駆動ピンとが当接して前記出力歯車より前記駆動ピンにトルクを伝達するように便蓋閉止機構を構成するとともに、前記出力歯車を前記便蓋を開ける側に回転させて出力歯車を初期位置に停止させた後、前記便蓋を閉める側に前記出力歯車を所定の位置まで回転させる制御手段を有する便座・便蓋閉止装置。
2. 便蓋の角度を検出する角度検出手段を有し、前記制御手段は、前記角度検出手段で便蓋の角度を検出しながら、前記便蓋が自重で落下する設定角度まで前記出力歯車を便蓋の閉方向に回転させる請求項１に記載の便座・便蓋閉止装置。
3. 出力歯車を駆動するモータをＰＷＭ制御でデューティ−制御するとともに、前記出力歯車を初期位置にリセットする際に、オンデューティーを１０％から５０％程度に設定した請求項１または２に記載の便座・便蓋閉止装置。
4. 出力歯車を便蓋が自重で落下する位置まで回転させた後、直ちに前記出力歯車を初期位置にリセットする制御手段を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
5. 便蓋が自重で落下する所定の位置まで達すると出力歯車を停止させて、前記便蓋が自重で落下する所定の位置以後の動作を角度検出手段の出力で検出し、前記便蓋が自重で落下する所定の位置以後で動作を停止していた場合、前記出力歯車を前記便蓋の閉止方向に所定の角度さらに回転させる制御手段を有する請求項２〜４のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
6. 出力歯車を便蓋が自重で落下する位置まで回転させて停止させた後、角度検出手段の出力が変化しない場合、前記便蓋が装着されていないと判断して便蓋閉止の運転を停止する制御手段を有する請求項２〜４のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
7. 使用者が便座に着座しているか否かを判定する着座検出手段を有し、便蓋が閉位置の状態を初期状態とし、前記便蓋が閉位置から開位置に変化したことを検出した時点からＴ１時間後に前記便蓋を閉止させると共に、前記Ｔ１時間以内に着座検出信号が入った場合は、着座検出信号が解除されてからＴ２時間以内に、前記便蓋を閉止する信号を発生する制御手段を有する請求項２〜６のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
8. 便蓋を閉止する際の便蓋閉止機構を駆動するモータの電流値あるいは角度検出手段の角度検出信号を微分して得られる速度信号から便蓋のみを閉止したのか、あるいは便座も共に閉止したのかを判定し、使用者の使用パターンを学習し、前記便蓋を閉止するまでの時間Ｔ１及び／又はＴ２を決定する制御手段を有する請求項７に記載の便座・便蓋閉止装置。
9. 角度検出手段の角度信号を微分することにより速度信号を演算する手段を設け、便蓋閉止機構で前記便蓋を閉止させた時に、前記便蓋を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合、前記便蓋閉止機構の出力歯車を逆回転させて初期位置に戻す制御手段を有する請求項２〜８のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
10. 角度検出手段の角度信号を微分することにより速度信号を演算する手段を設け、便蓋閉止機構で前記便蓋を閉止させた時に、前記便蓋を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合、前記便蓋を閉止するまでの時間Ｔ１及び／又はＴ２を変更する制御手段を有する請求項７に記載の便座・便蓋閉止装置。
11. 便蓋を閉止するまでの時間Ｔ１及び／又はＴ２は、初期設定時間を最小値とし、前記便蓋を閉止する方向と逆の方向の速度を検出した場合に初期設定時間から設定時間を延ばす方向に変更する制御手段を有する請求項１０に記載の便座・便蓋閉止装置。
12. 便蓋を閉止する際に、前記便蓋の閉止を前記便蓋が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後、閉止させる制御手段を有する請求項２〜１１のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
13. 便蓋を閉止する際の便蓋閉止機構を駆動するモータの電流値あるいは、角度検出手段の角度信号を微分して得られる速度信号から便蓋のみを閉止しているのか、あるいは便座も共に閉止しているのかを判定し、前記便座と前記便蓋を同時に閉止する場合、前記便蓋の閉止を前記便座および便蓋が自重で閉止するポイントの手前で一時停止させた後、閉止させる制御手段を有する請求項１２に記載の便座・便蓋閉止装置。
14. 便蓋を閉止する際に、前記便蓋を中立位置である９０°前後まで閉止動作をさせ、その後開位置まで戻すという動作を少なくとも１回動作させる制御手段を有する請求項２〜１３のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。
15. 便蓋を閉止する際に、前記便蓋を中立位置である９０°前後まで閉止動作をさせ、その位置で停止させ、報知手段による報知を行った後、前記便蓋の閉止動作をさせる制御手段を有する請求項２〜１３のいずれか１項に記載の便座・便蓋閉止装置。

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